环网开关柜配网自动化研究

一、引言

配电网作为电力系统与用户之间的关键环节，其可靠性和效率直接影响用户的用电体验。环网开关柜作为配电网中的重要设备，实现其自动化对于提升配电网整体性能具有重要意义。环网开关柜配网自动化能够实时监测电网运行状态，快速响应故障，优化电力分配，从而提高供电可靠性，降低运维成本。

二、环网开关柜配网自动化系统架构

2.1 系统组成

环网开关柜配网自动化系统架构采用分层分布式设计，核心组成单元包括主站系统、子站系统及终端设备。其中，主站作为系统中枢，基于智能电网调度控制系统平台，实现配电网全景数据的统一采集、分析与决策，通过标准通信协议完成对子站及终端设备的实时监控与指令下发；子站系统部署于区域配电中心，承担数据中继与边缘计算功能，依据主站控制策略执行区域协调控制，并通过规约转换实现异构设备间的数据交互；终端设备以环网开关柜为物理载体，集成高精度传感、数据处理及通信模块，可实现开关位置状态监测、电气量参数测量、故障信号捕捉等功能，通过建立设备运行状态数字孪生模型，为配电网智能化运维提供基础数据支撑。

2.2 通信网络

通信网络作为环网开关柜配网自动化系统的核心基础设施，其性能直接决定自动化功能的实现水平。当前主流通信技术涵盖光纤通信、无线通信及电力线载波通信三大类型：光纤通信依托其超高速率、高稳定性及强抗电磁干扰能力，成为对数据传输精度与实时性要求严苛场景的首选方案；无线通信体系中的4G/5G 技术，凭借灵活部署特性与广域覆盖优势，在地理条件复杂或光纤敷设困难区域展现显著应用价值；电力线载波通信则通过复用电力传输线路构建通信链路，有效降低部署成本，但受限于传输带宽与线路环境，其通信速率及稳定性存在一定局限性。实际工程应用中，需综合考量地理环境、建设成本、功能需求等多维因素，通过单一通信方式优化配置或多技术融合组网策略，构建高可靠的数据传输通道。

三、关键技术

3.1 故障检测与定位技术

配电网故障的精准检测与定位是环网开关柜实现配网自动化的核心技术环节。目前，行业主流采用的故障检测技术主要涵盖电流突变检测法与电压跌落检测法。通过在环网开关柜关键节点部署高精度电流互感器（CT）与电压互感器（PT），构建实时状态监测系统，对配电线路的电流、电压参数进行高频次采样与分析，基于预设阈值与特征模型，可快速识别短路、接地等典型故障类型，并初步定位故障区段。此外，基于故障指示器的智能定位技术近年来发展迅速，该技术通过在配电线路各节点安装具有状态感知功能的故障指示器，利用其可视化故障指示特性，结合先进的故障定位算法与双向通信技术，可实现故障点的米级精确定位，为后续故障隔离与供电恢复策略制定提供可靠数据支撑。

3.2 智能控制技术

智能控制技术在环网开关柜的应用，实现了远程集中控制与自动化运行管理。通过配电自动化主站系统下发的控制指令，终端测控装置可精准执行开关设备的分合闸操作，依据电网潮流分布与负荷特性，优化电力资源分配策略。以负荷转供场景为例，系统能够实时监测电网运行状态，结合负荷预测数据，通过智能决策算法驱动环网开关柜的精准动作，实现负荷的平滑转移，有效规避线路过负荷风险，显著提升配电网运行的灵活性与供电可靠性。此外，基于大数据分析与机器学习算法构建的设备健康评估模型，可对开关柜运行参数进行深度挖掘，结合历史数据与故障案例库，实现设备故障的早期预警与风险预判，为设备状态检修提供科学依据，从而降低设备故障概率，保障配电网安全稳定运行。

3.3 状态监测技术

环网开关柜运行状态的实时监测是保障其可靠运行的核心技术路径。基于状态检修理念，综合运用多参量协同监测技术，重点围绕开关触头温度场、绝缘介质特性及机械运动特性开展参数采集与分析。在温度监测领域，通过部署光纤测温或无线测温传感器，构建触头温度在线监测系统，实现对因接触电阻异常、负荷过载等因素引发的温升故障的早期预警；在绝缘性能检测方面，采用局部放电监测、介质损耗测量等技术手段，建立绝缘状态评估模型，有效预防绝缘老化、沿面放电等潜在故障；针对机械特性参数，运用高精度位移传感器与时间同步采集装置，对分合闸时间、触头行程、机械振动等指标进行动态监测，结合故障树分析方法量化设备机械健康度。上述监测数据通过工业以太网、无线专网等通信链路实时上传至配电自动化主站系统，经数据挖掘与智能诊断算法处理后，为设备状态评价、检修策略制定提供科学依据，进而实现基于状态的精准化运维管理。四、应用案例分析

4.1 某城市配电网改造项目

在某城市配电网升级改造工程实践中，通过部署智能环网开关柜及配套自动化系统，构建了具备实时监测与智能调控功能的配电自动化体系。工程实施效果显示，基于故障信息快速采集与多源数据融合分析技术，故障定位平均时长由改造前的30 分钟压缩至 5 分钟以内；借助自动化开关设备的协同动作机制，故障隔离与供电恢复效率显著提升，供电可靠性指标得到有效改善。此外，依托智能控制系统的潮流优化算法，实现了电力资源的精细化分配，有效降低了配电网线路损耗，提升了系统运行经济性与整体能效水平。

4.2 工业园区配电网建设

在某工业园区配电网建设实践中，基于环网开关柜构建的配网自动化系统得以应用。该系统依据园区企业用电负荷特性及需求预测模型，通过智能控制策略实现差异化电力供给。当监测到特定区域企业用电负荷出现动态增长时，系统触发自适应控制机制，基于优化调度算法动态调整环网开关柜拓扑结构，完成电力资源的精准再分配，有效满足企业生产用电需求。同时，借助多源状态感知技术对环网开关柜开展全生命周期监测，利用数据挖掘与故障诊断算法对设备运行状态进行实时评估，实现潜在故障的早期预警与主动运维，从而显著提升工业园区配电网的供电可靠性与运行稳定性。

五、结论与展望

环网开关柜配网自动化技术在提升配电网可靠性、效率和智能化水平方面发挥着重要作用。通过完善的系统架构、先进的关键技术以及实际应用案例的验证，该技术已取得显著成效。然而，随着电力技术的不断发展和用户需求的日益增长，环网开关柜配网自动化仍面临一些挑战和发展机遇。未来，应进一步加强对故障检测与定位、智能控制、状态监测等关键技术的研究和创新，提高系统的可靠性和智能化程度；加强通信技术与自动化技术的融合，提升数据传输的稳定性和效率；同时，结合分布式能源接入和微电网发展的趋势，拓展环网开关柜配网自动化系统的功能和应用范围，为构建更加智能、可靠、高效的配电网提供有力支撑。

参考文献：

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